국내연구진, 전류가 흐르는 절연박막 개발

[아시아경제 노미란 기자]모래와 유리의 성분이자 절연체인 산화실리콘(SiO2) 박막을 통해서도 충분히 전류가 흐르며 그것을 제어하면 절연체 박막 상의 다양한 전기화학적 반응들을 유도할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 절연막인 산화막을 사이에 두고 수소를 매개체로 전기화학 반응이 일어난 것이다.

서울대학교 화학부 정택동 교수팀이 주도한 이번 연구 결과는 물리적 현상을 화학적으로 이해하고 응용했다는 측면에서 반도체 물리와 전기화학의 융합 성과라고 볼 수 있다.

산화실리콘과 같은 산화물은 절연체로서 그동안 전극으로는 사용되지 않아 왔다. 그러나 산화막 안에서 전자 대신 양성자가 투과할 수 있다는 것에 착안해 산화막으로 덮인 전극을 산성 수용액 전해질에 담근 후 전압을 가하자, 용액에서 산화막 안으로 이동해 들어간 수소 이온의 환원을 통해 전류가 흐른다는 사실을 발견할 수 있었다.

이 연구는 산화 실리콘 표면에서 이산화탄소와 산소를 환원시킬 수 있고, 절연체 위에 촉매 물질을 자유롭게 전기 도금 할 수 있다는 것을 증명하는 사례다. 아울러 플라즈마 디스플레이 패널과 같이 산화물을 전자 소재의 전극으로 사용해야 하는 경우와 산화물 촉매를 이용해야 하는 환경에너지 산업에 이 원리가 응용될 수 있다.

연구 결과는 영국에서 발간하는 학술지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 지 11월호(11월 12일자 온라인, DOI: 10.1038/ncomms3766)에 게재됐다.

노미란 기자 asiaroh@asiae.co.kr